Методы повышения КПД дальних электропередач — Мегаобучалка

 

Коэффициент полезного действия электропередачи

где — потери на нагрев, корону и в трансформаторах;  —передаваемая мощность.

Относительные потери на нагрев

где  — удельное активное сопротивление проводов;  —плотность тока;

— ток в линии; — длина линии; — фазовое напряжение. Как видно, относительные потери на нагрев зависят от плотности тока, длины и напряжения воздушной линии.

Таким образом, к.п.д.

 (25.3)

При правильно выбранной конструкции фаз линии

составляет на каждую тысячу километров линии [24] . Отношение  . Таким образом, удержать к.п.д. в приемлемых пределах при увеличении длины линии можно лишь путем увеличения номинального напряжения!

Например, пусть

. Тогда при — кВ, при . и при

Для сверхдальних электропередач переменного тока, как будет видно из дальнейшего, расчетным является режим передачи мощности, близкой к натуральной. Таким образом, расчетная передаваемая мощность может быть оценена из известного соотношения

где — волновое сопротивление линии электропередачи, равное для традиционных конструкций ВЛ Ом. Для компактных ВЛ волновое сопротивление может быть ниже (см. гл. 9 этой части).

Увеличение к.п.д. в (25.3) за счет снижения потерь на нагрев может быть осуществлено как снижением плотности тока, так и повышением рабочего напряжения линии. Однако технически более целесообразным является повышение рабочего напряжения линии, т.к. при этом натуральная (передаваемая) мощность возрастает пропорционально квадрату напряжения. Снижением же плотности тока (увеличением числа проводов в фазе) можно в

лучшем случае добиться увеличения натуральной мощности пропорционально увеличению числа составляющих (снижением волнового сопротивления).

Передача мощности, даже близкой к натуральной, по линиям больших длин наталкивается на ряд серьезных технических проблем. Одной из. таких проблем является снижение к.п.д. при передаче малых мощностей. Ниже будет показана перспективность построения схем дальних электропередач с управляемыми шунтирующими реакторами, установленными в промежуточных точках линии. Покажем, что в таких схемах можно существенно повысить к.п.д. электропередачи в режимах нагрузок меньших натуральной мощности.

 

Рис. 25.1.

 

Рассмотрим схему электропередачи с одним промежуточным реактором (рис. 25.1). Будем считать модули напряжений по концам одинаковыми и угловой сдвиг равным нулю  (режим нулевой нагрузки). Кроме того, определим параметры

схемы замещения, а также распределение тока и напряжения вдоль нее без учета активных потерь в линии. На первом этапе не будем также учитывать потери в реакторе.

При сделанных допущениях распределения тока и напряжения симметричны относительно средней точки, а ток в середине линии 1_срравен половине тока реактора (см, рис. 3.4)

Напряжение и ток в любой точке линии могут быть выражены через напряжение и ток в середине из уравнений длинной линии

(25.4)

(25.5)

где  и отсчитывается от начала линии; — волновые длины участков линии соответственно;

— волновое сопротивление линии без учета потерь.

Примем далее, что независимо от длины линии реактор выбирается такой мощности, чтобы напряжение в средней точке в режиме холостого хода было равно напряжениям по концам, т.е. . Тогда из условия следует, что

 т.е.

Потери активной мощности на двух участках линии в режиме холостого хода равны

 (25.6)

где — погонное активное сопротивление фазы. Подставив в (25.6) выражение модуля тока из (25.5) с учетом

.Получим

(25.7)

В режиме передачи натуральной мощности напряжение и ток вдоль линии по модулю одинаковы и равны , а потери активной мощности (при нулевой реактивной мощности, потребляемой реактором)

Таким образом, относительные потери мощности в режиме холостого хода на линии с реактором (по отношению к потерям на нагрев при передаче натуральной мощности) равны

 

(25.8)

Аналогично можно получить формулу для относительных потерь в линии без реактора, для чего в (25.5) положим a_p =0. В результате будем иметь

 

 (25.9)

Например, по формуле (25.9) имеем для  и 1200 км (без реактора)

 , а по формуле (25.8) (с реактором):

 . Для случая реактированной линии длиной 1200 км предполагается, что она составлена из двух участков вида рис. 3.4 каждый длиной по 600 км. Таким образом, потери холостого хода на нагрев для линии 1200 км без реакторов составляют 20% от потерь при передаче натуральной мощности, а при той же длине с двумя реакторами — на порядок меньше.

Наличие потерь активной мощности в реакторах, естественно, снижает их положительное влияние на уменьшение потерь мощности в линии при малых нагрузках электропередачи, однако, как будет видно из дальнейшего, это влияние остается существенным.

С учетом ненулевого активного сопротивления реактора или проводимости (рис. 3.4) формулы (25.4), (25.5) примут вид

 (25.10)

Аналогично (З.б) потери активной мощности в режиме холостого хода линии равны

 (25.11)

Подставив в (25.11) выражение модуля тока из (25.10), получим

 (25.12)

Модуль напряжения в середине линии найдем из первого уравнения (25.10) при

 (25.13)

Шунтирующие реакторы для воздушных линий высших классов напряжения имеют весьма высокую добротность  и поэтому влиянием  в (25.13) можно пренебречь. Тогда

 (25.14)

Примем, как и ранее (откуда следует а также отнесем потери  к потерям  в режиме натуральной мощности. В результате из (25.12, 3.14) получим

Слагаемое в фигурных скобках, зависящее от проводимости g_pмало, поэтому окончательно имеем

 (25.15)

где g_pзависит от мощности реактора Q_p , которая в свою очередь определяется емкостной проводимостью участка линии

 (25.16)

Увеличение пропускной способности как средство повышения энергетической эффективности работы ЛЭП

Библиографическое описание:

Степанов А. Г., Меньшенин С. Е. Увеличение пропускной способности как средство повышения энергетической эффективности работы ЛЭП [Текст] // Технические науки: теория и практика: материалы III Междунар. науч. конф. (г. Чита, апрель 2016 г.). — Чита: Издательство Молодой ученый, 2016. — С. 92-95. — URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/165/10167/ (дата обращения: 21.03.2020).



Встатье рассматривается способ повышения передающей способности ВЛ 220–500 кВ, анализ существующих способов и мероприятий направленных на повышение пропускной способности ВЛ, а также допустимые пределы регулирования по статической и динамической устойчивости.

При долгой эксплуатации ЛЭП, наступает такой момент, когда достигается предел передаваемой мощности, чтобы удовлетворить потребности потребителей электроэнергетическим компаниям необходимо модернизировать ЛЭП. Большие трудности представляют сети высокого и сверхвысокого напряжения, так как реконструкция объектов электросетевого комплекса связана со значительными капиталовложениями. Например стоимость строительства 1 км линии 500 кВ на железобетонных опорах 3*АС300 на 2016 год составит 10608 тыс.руб [1]. Поэтому классические методы, с помощью которых можно увеличить передаваемую мощность очень затратные:

– строительство дополнительных ЛЭП;

– повышение напряжения;

– расщепление фазы.

Избежать реконструкции опор и увеличить передаваемую мощность, можно с помощью замены стандартных проводов на провода современных марок, потому что они обладают следующими преимуществами:

– высокая электропроводность;

– высокий предел прочности;

– низкий вес;

– устойчивость к большим температурам;

– устойчивость к погодным условиям.

Конечно же все эти факторы не сочетаются в какой-то одной марке провода, различные материалы в разной степени удовлетворяют этим требованиям. Характеристика проводов новых марок достаточно разнообразна, но можно выделить 3 большие группы [3].

Компактные провода с допустимой температурой вышеC — представляют собой измененную форму проволок с круглой на трапецеидальную илиZ-образную. Отличие компактного провода от марки АС в том, что коэффициент заполненияу них разный. Для современных компактных проводов значение достигает 0,88, а для стандартного провода марки АС оно составляет 0,61–0,67 [4], поэтому сечении проводов новых марок будет иметь меньший внешний диаметр, а значит такой провод позволит уменьшить аэродинамические и гололедные нагрузки.

Высокотемпературные провода (ВТП) с ТПЧ — это прежде всего провода, у которых проволоки ТПЧ изготовлены изалюминиево-циркониевых сплавов(Al-Zr). Обозначения этих сплавов представляется, как TAL, ZTAL, XTAL и KTAL. На рис. 1. [3] представлено наглядное преимущество проводов этих марок при повышение температуры.

Рис. 1. Зависимости предела прочности на разрыв (σ_разр) от температуры для алюминия марки АС(сплошная синяя линия)и для сплава ZTAL(штриховая линия)

К третьей группе относятся провода ВТП с малой стрелой провеса с сердечником — материалы, которые применяются в данном проводе, понижают значениятемпературного коэффициента линейного расширения(kT). В составе провода применяются следующие элементы:

– железоникелевого сплава;

– металлокомпозита (Al + Al₂O₃),

– неметаллического (полимерного) композитного материала.

Таблица 1

N	Фирма	Марка	FТПЧ/Fс, мм2/мм2	Тдоп, °C	Dпр, мм	Мпр.0, кг/км	Iдоп, А/о.е.	С0, о.е.	fпр, м
1	Заводы РФ	АС	240/39	90	21,6	952	480/1,0	1,0	10,1
2	Nexans	АААС Z	366/00	90	23,1	1040	770/1,6	7.9	9,9
3	L-B	TACSR/ACS	212/49	150	21,0	914	870/1,8	3,6	11,6
4	JPS	GTACSR	217/49	150	20,3	1015	840/1,7	6,0	9,1
5	3M	ACCR	238/39	210	21,6	793	1210/2,5	13,0	9,9

При сравнение проводов в таблице 1 [3] нельзя не заметить преимущества проводов новых марок, и высокую пропускной способностью, и допустимую температуру нагрева провода по сравнению с марками АС. К минусам же можно отнести значительную стоимость проводов новых марок по сравнению с обычным проводом АС. Так марки АССR стоят больше в 12 раз чем провод АС за 1 км. Поэтому выбор современных проводников, должен быть обоснован. В связи с существенной стоимостью реконструкции новых ЛЭП возрастает роль увеличения пропускной с помощью воздействия на другие параметры.

Одним из решений данной проблемы является увеличение пропускной способности линии электропередач за счёт различных компенсирующих устройств. Необходимо сказать, что пропускная способность линий 220–750 кВ ограничивается нагревом проводов и устойчивостью электропередачи (статической, динамической).

Передаваемая по линии мощность без потерь находится [2, с.2]:

, (1)

где — напряжение в начале линии, кВ;

— напряжение в конце линии, кВ;

– индуктивное сопротивление линии, Ом;

— угол между векторами .

Предельная передаваемая мощность по линии, как видно из формулы будет при . Для того чтобы обеспечить статическую устойчивость в нормально режиме необходимо, чтобы коэффициент по передаваемой мощности, представленный в формуле 2 был больше 20 %, а в аварийном режиме больше 8 % [2, с.2]:

, (2)

где — предельная передаваемая мощность по ЛЭП при , кВт;

— номинальная передаваемая мощность, кВт.

Рис. 2. Пределы передаваемой мощности

Таким образом, чтобы увеличить передаваемую мощность необходимо уменьшить индуктивное сопротивление и увеличить максимально возможно угол между напряжениями ,используя компенсирующие и управляющие устройство, которые могут увеличить пропускную способность. На сегодняшний день для таких целей используют: ФПУ, СТАТКОМ, СТК, ТУПК, АСК, ОРПМ и др. Для примера возьмем линию напряжением 500 кВ, длиной 800 км, с проводами 3×АС-400/51. Без компенсации наибольшая передаваемая мощность по линии составит 1063,2 МВт [5, с.63]. При установки ТУПК в середине линии, соблюдая условия, что напряжения на выводах ТУПК не должно превышать 525 кВ, максимальная передаваемая мощность будет равна 1482,8 МВт.

Подводя итоги можно сказать, что если есть возможность увеличить передаваемую по линии мощность, без нарушения устойчивости ЭЭС, необходимо применять различные устройства компенсации, в данном примере удалось увеличить передаваемую мощность на 419,8 МВт, это примерная мощность одного небольшого алюминиевого завода. Строительства же новых высоковольтных линий электропередач обошлось бы намного дороже.

Литература:

1. Укрупненные стоимостные показателилиний электропередачи и подстанцийнапряжением 35–1150 Кв //docs.cntd URL: http://docs.cntd.ru/document/1200095834
2. Кочкин В. И. Новые технологии повышения пропускной способности ЛЭП // Новости ЭлектроТехники. — 2007. — № 3. — С. 45.
3. Неизолированные провода воздушных линий электропередачи: проблема выбора (аналитический обзор) // RusCable. URL: http://www.ruscable.ru/article/neizolirovanye_provoda_lep_problema_vybora/
4. Зарудский Г. К., Платонова И. А., Шведов Г. В., Крохин А. Ю. Инновационные провода для воздушных линий электропередачи. Часть 3 // Кабель-news. —2011, —№ 2. —С. 52–54.
5. Радилов Т. В. Разработка методики моделирования установившихся режимов электроэнергетических систем с гибкими электропередачами. — М.:, 2004. — 150 с.

Основные термины (генерируются автоматически): передаваемая мощность, ZTAL, провод, пропускная способность, KTAL, JPS, GTACSR, предельная передаваемая мощность, ACS, ACCR.

Похожие статьи

Обзор методов повышения пропускной способности линий…

передаваемая мощность, ZTAL, провод, пропускная способность, KTAL, JPS, GTACSR, предельная передаваемая мощность, ACS, ACCR. Компенсация реактивной мощности в районных сетях.

Проектирование биотехнических мероприятий для охотхозяйства…

передаваемая мощность, ZTAL, провод, пропускная способность, KTAL, JPS, GTACSR, предельная передаваемая мощность…

Окупаемость мероприятий направленных на уменьшение потерь…

В статье рассмотрена окупаемость мероприятий по повышению пропускной способности линий электропередачи с использованием проводов повышенной пропускной способности и применении устройств компенсации реактивной мощности.

Способы сохранения целостности ВЧ-сигнала в печатном…

Обзор методов повышения пропускной способности линий… Асинхронные двигатели — приблизительно 44 %, электропечи — 7 %, различные преобразовывающие устройства 7 %, трансформаторы 34 %, электрические провода в линиях передачи 8…

Методика измерения пропускной способности в сетях TCP/IP

Качество IP-технологии при мобильном доступе стандарта IEEE… 1. Максимальная пропускная способность − максимальное количество полезных и избыточных данных, которые она передает.

Накопители электроэнергии как средство предотвращения…

Основное свойство накопителей — способность аккумулировать электроэнергию с ее последующей выдачей в нужное время

‒ Демпфирование колебаний мощности, стабилизация работы малоинерционных децентрализованных источников электрической энергии.

Способ увеличения показателей качества электроэнергии на…

При передаче энергии в основном возникают следующие проблемы, связанные с: [4].

Важнейшее свойство FACTS систем — их способность поглощать или возвращать реактивную мощность [3].

Разработка алгоритма распределения энергетического потенциала…

В такой ситуации, встает вопрос об уменьшении потерь в электрических сетях и увеличении пропускной способности сетей. — минованию нарушений за ухудшение качества электрической энергии низким cosφ (коэффициентом мощности).

Компенсация реактивной мощности в районных сетях

(3). Величиной, характеризующей передаваемую реактивную мощность, является

реактивная мощность, реактивная энергия, электрическая энергия, пропускная способность, повышенная пропускная способность, коэффициент мощности, провод…

Часть 1

Министерство образования Республики Беларусь

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электротехники и электроники

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

по курсу «Электротехника и основы электроники»

для студентов неэлектротехнических специальностей

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ

Минск 2007

УДК 621.3 (07)

И. В. Новаш, Ю. В. Бладыко, Т. Т. Розум, Л. И. Новикова, В. И. Можар, Ю. А. Куварзин, В. Ф. Мехедко, Г. С. Климович, Т. Е. Жуковская, В. А. Устимович.

Настоящий лабораторный практикум предназначен в качестве учебного пособия для студентов неэлектротехнических специальностей при выполнении лабораторных работ по курсам «Электротехника» и «Электротехника и основы электроники».

Содержание пособия соответствует действующим программам названных курсов и включает двенадцать лабораторных работ по следующим разделам: «Электрические цепи постоянного тока», «Однофазные электрические цепи синусоидального тока», «Трехфазные цепи», «Переходные процессы», «Электрические измерения».

Работы содержат расчетную и экспериментальную части. Предварительный расчет к эксперименту студенты должны выполнять в период подготовки к работе, затем полученные результаты подтверждают соответствующими измерениями.

Вошедшие в первую часть лабораторного практикума работы подготовлены: работа I.I– И. В. Новаш; работаI.2 – Ю. В. Бладыко; работаI.3, 1.8, 1.11, 1.12 – Т. Т. Розум; работаI.4 – Л. И. Новикова; работа 1.5 – В. И. Можар; работаI.6 – Ю. А. Куварзин, В. А. Устимович, работаI.7 – В. Ф. Мехедко; работаI.9 – Т. Е. Жуковская; работаI.10 – В. А. Устимович, Ю. А. Куварзин.

Рецензенты

С. В. Домников, М. И. Полуянов

ПРАВИЛА РАБОТЫ В ЛАБОРАТОРИИ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ

1. К работе в лаборатории студенты допускаются только после инструктажа по технике безопасности.

2. Каждый студент должен подготовиться к занятию по данному учебному пособию и рекомендуемой литературе: выполнить предварительный расчет к эксперименту, начертить необходимые схемы, графики и таблицы. Не подготовившиеся студенты к занятию не допускаются.

3. Перед сборкой электрической цепи необходимо убедиться в отсутствии напряжения на элементах цепи.

4. Сборку цепи следует начинать от зажимов источника, прежде всего собрать цепи тока, а затем цепи напряжения.

5. Перед включением источника питания на регулируемых элементах должны быть установлены заданные параметры, а регулятор ЛАТРа должен находиться в нулевом положении.

6. Включение цепи под напряжение производится только после проверки ее преподавателем или лаборантом.

7. Изменения в структуре цепи производятся при отключенном источнике питания.

8. Согласно программе работы сделать необходимые измерения и заполнить соответствующие таблицы.

9. Показать результаты преподавателю и получить разрешение на разборку цепи.

10. Привести в порядок рабочее место: разобрать цепи, аккуратно сложить провода.

11. Оформить отчет о выполненной работе согласно требованиям к содержанию отчета в конкретной работе.

12. Представить отчет о работе преподавателю, ответить на контрольные вопросы, получить зачет по выполненной работе и задание к следующему занятию.

Лабораторная работа 1.2

ЛИНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы:1) исследование режимов работы линии электропередачи; 2) анализ влияния величин передаваемого напряжения на экономичность электропередачи; 3) выбор сечения проводов линии.

Общие сведения

Источники и приемники электрической энергии соединяются линией электропередачи, которая в простейшем случае представляет собой два провода. Рассмотрим электрическую цепь, состоящую из источника энергии напряжением на зажимах U₁, линии передачи сопротивлениемR_ли приемника энергии сопротивлениемR₂(рис. 2.1).

По второму закону Кирхгофа напряжение в начале линии U₁больше напряжения на зажимах приемникаU₂на величину падения напряжения в линииU, т. е.

U₁ =U₂ +U = R₂I +R_лI (2.1)

Умножив уравнение (2.1) на ток I, получим уравнение баланса мощности

U₁I = R₂I² + R_лI² или P₁ = P₂ + P.

Таким образом, развиваемая источником мощность P₁ = U₁Iчастично затрачивается на тепловые потери в линии (P = R_лI²), остальная же часть мощности передается приемнику( P₂= R₂I²= U₂I).

Коэффициент полезного действия ( КПД ) линии

Передачу электроэнергии важно осуществлять с экономически приемлемыми потерями, поэтому линии электропередачи работают с высоким КПД КПД можно увеличить, снизив потери мощности в линии, для чего стремятся уменьшить сопротивление линии (R_л << R₂ ) и повысить уровень напряжения.

С ростом напряжения электропередачи при неизменной мощности приемника P₂ = U₂I уменьшается ток в линии и, следовательно, уменьшаются потери мощностиP= R_лI², возрастает КПД.

Наиболее характерными режимами работы электропередачи являются следующие:

Номинальный режим, при котором напряжение, ток и мощность имеют расчетные (номинальные) значения, гарантирующие наилучшие показатели в работе (экономичность, долговечность, надежность).

Согласованный режим, при котором приёмнику передаётся максимальная мощностьP_2max. Выясним условие этого режима.

Как можно увеличить КПД (Коэффициент полезного действия? КПД

Уменьшить например силу трения, сопротивления, наклон плоскости, в тепловом двигателе надо уменьшить потери тепла, КПД = работа полезная / работа затраченная *100% надо увеличить полезную работу до максимума любыми вышеперечисленными способами

Уьеньшив безполезные потери

КПД увеличивается полезными действиями) делай пользу!

Смотря чего КПД. Если здесь, в «ответах», то нужно давать больше толковых ответов, которые будут признавать лучшими, и тогда КПД вырастет. КПД здесь — это соотношение всех данных Вами ответов, с теми из них, которые признали лучшими. Ну а если КПД паровоза, то тут уж совсем другая технология.. . 🙂

если ты про майл, то чтоб поднять кпд нужно больше твоих лучших ответов.

Конечно только в пользу!:)

Лабораторная работа к

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПРИ ИЗМЕНЕНИИ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ НАГРУЗКИ.

Цель работы: Исследование режимов работы линии при изменении Cosφ.

Работающие установки потребляют активную и реактивную мощность и энергию. Лампы накаливания и электронагревательные приборы потребляют практически только активную мощность. Двигатели, трансформаторы, дроссели, линии электропередачи и др. являются потребителями как активной,

Потребность электроустановок в активной и реактивно мощности полностью удовлетворяется за счет энергии, вырабатываемой генераторами электростанций. Активную энергию электроприемники преобразуют в другие виды энергии: тепловую, световую, механическую. Реактивная энергия пульсирует между генераторами и потребителями, непроизводительно загружая электрическую сеть током.

Коэффициент мощности определяется по формуле

Cosφ=P/S

Чем выше Cosφ, потребителя, тем меньше потери мощности в линии и дешевле передача электроэнергии. Он показывает, как используется номинальная мощность источника. Так , для питания потребителя мощностью 1000 кВт при Cosφ=0,5 мощность генератора должна быть

S=P/Cosφ= 1000/0,5=2000 кВА,

а при Cosφ=1, S=1000кВт.

В процессе эксплуатации электроустановок коэффициент мощности изменяется с изменением значения характера нагрузки.

Низкий Cosφ потребителя приводит:

— к необходимости увеличения полной мощности электрических станций и трансформаторов;

— к понижению коэффициента полезного действии генераторов и трансформаторов;

— к увеличению потерь мощности (напряжения) в проводах и увеличению сечения проводов.

Причины низких значений коэффициента мощности:

— недогрузка электродвигателей переменного тока;

— неправильный выбор типа электродвигателя;

— повышение напряжения сети;

— неправильный ремонт электродвигателя.

Способы повышения коэффициента мощности:

— правильный выбор типа, мощности и частоты вращения вновь устанавливаемых электродвигателей;

— увеличение загрузки электродвигателей;

— недопущение работы двигателей вхолостую продолжительное время;

-правильный и высококачественный ремонт электродвигателей;

— применение устройств, компенсирующих реактивную мощность, например, конденсаторов.

,

В данной лабораторной работе сопротивление ЛЭП условно отнесено к одному проводу и представлено на стенде последовательно включенными индуктивностью L1 и резистором R3. Нагрузка линии при этом имеет активно-индуктивный характер с эквивалентными параметрами L2, R4, а конденсатор C1 предназначен для повышения коэффициента мощности. Таким образом, в первом приближении ЛЭП совместно с нагрузкой (рис. 1) можно рассматривать в качестве цепи с последовательным соединением элементов L1, R3, L2, R4.

Рис.1

В линиях электропередачи переменного тока (ЛЭП) следует различать падение напряжения и потерю напряжения.

Падение напряжения U есть векторная разность напряжения U1 на входе линии и напряжения U2 на её выходе и не даёт однозначной зависимости между действующими значениями напряжений.

U = U1 — U2 = I*Z,

где Z — полное сопротивление линии.

Если построить для такой цепи векторную диаграмму (или треугольник сопротивлений), то потерю напряжения можно выразить в виде линейной зависимости от тока I нагрузки:

U = I*(R3*Cos₂ + Х_L1*Sin₂),

где Х_L1 — индуктивное сопротивление линии;

₂ = arctg(Х_L2/R4) — угол сдвига фаз между напряжением и током нагрузки.

С точки зрения энергоснабжения потребителей более важна разность действующих значений входного и выходного напряжений, которая называется потерей напряжения в линии и определённым образом зависит от падения напряжения.

U = U1 — U2

Другой расчётной характеристикой ЛЭП является коэффициент полезного действия.

 = P2/P1 = P2/(P2 + P),

где: P2 — активная мощность нагрузки;

P — потери мощности в ЛЭП.

Если учесть, что Р2 = U2*I*Cos₂, а P = I²*R3,

зная _2, находим:

 = 1/(1+(P2*R3/(U₂²*Cos₂))

Из последней формулы видно, что при неизменных параметрах линии (R3 = const), а также мощности P2 и напряжении U2 КПД линии будет тем выше, чем больше коэффициент мощности Cos₂ нагрузки.

Большинство потребителей имеет низкое значение коэффициента мощности, поэтому для искусственного повышения его до значений 0,85 — 0,9 в ряде случаев используют параллельное подключение батареи конденсаторов. Величину ёмкости, необходимую для повышения Cos₂ от номинального значения Cos_2Н до требуемого Сos_2ТР можно определить, воспользовавшись векторной диаграммой (рис.2) по формуле:

С1 = P2*(tg_2Н — tg_2ТР)/(U₂^2*w), мкФ

где w = 2** = 314 с^-1 — угловая частота сети.

Повышение Cos₂ за счёт подключения конденсаторов обусловлено тем, что часть реактивного тока I_р1 нагрузки компенсируется ёмкостным током Ic и результирующий реактивный ток I₁ уменьшается до значения I.

Рис.2. Принцип повышения Cos: а)-схема замещения; б- существующее значение Cos; в) – требуемое значение Cos.

При Ic = I_2p индуктивная составляющая тока полностью компенсируется ёмкостным током Ic и в цепи, образованной потребителем и батареей конденсаторов, наступает резонанс токов.

Важной особенностью резонанса токов является то, что ток потребителя с батареей конденсаторов становится в этом случае минимальным и чисто активным, а КПД линии достигает максимального значения. В ЛЭП считается целесообразной некоторая недокомпенсация реактивного тока нагрузки (Cos_2ТР = 0,85 – 0,9).

Программа работы.

1. Изучить схему замещения ЛЭП на стенде и подключить нагрузку. Снять показания приборов в режиме работы линии без компенсации. Данные занести в таблицу 1.

2. Подключить батарею конденсаторов

Таблица 1

Зависимость тока и напряжения от параметров сети

С, мкф	U,В	U, В	I, А	, о	Cos
0
2
4
12

3. Изменяя емкость батареи конденсаторов С1 от 0 до 16 мкФ, снять показания приборов в режиме компенсации реактивной мощности. Данные занести в таблицу 2.

4. Построить график Cos=f(С).

5. Оформить отчет. Сделать выводы по работе.